[發明專利]氫氧燃燒法直接加熱裂解石油烴的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410564463.0
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN105586067A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 溫浩;景曉東;趙月紅;許志宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C10G9/36
• 分類號: C10G9/36
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;呂愛霞

技術領域

本發明涉及石油烴裂解領域，具體地，本發明涉及一種氫氧燃燒法直接加熱裂 解石油烴的裝置及方法。

背景技術

石油烴熱裂解是目前制取小分子烯烴的主流方法。高反應溫度和短停留時間有 利于提高烯烴產率并減少副產物的生成，這就要求對裂解反應施加很高強度的熱量 供給。從傳熱的角度，熱裂解可分為直接加熱裂解(Directlyheatedpyrolysis)和間 接加熱裂解(Indirectlyheatedpyrolysis)，前者指熱源不經傳熱介質將熱量直接傳給 裂解原料，后者則需通過傳熱介質(反應管壁)向裂解原料傳遞熱量。采用管式裂 解爐的蒸汽裂解(Steamcracking)技術是間接加熱裂解的典型代表，絕大多數小分 子烯烴都是采用此法生產的。作為蒸汽裂解技術的核心，管式裂解爐技術經過長期 的不斷改進，性能已經完善。出于減少因爐管內壁結焦導致的傳熱惡化和壓降增大 的原因，石腦油仍是占據主導地位的裂解原料。

出于擴大裂解原料來源的目的，近年來人們對裂解技術提出了多種改進，其中 既有間接加熱裂解技術，也有直接加熱裂解技術。

美國專利US7744747B2、US7578929B2、US6743961B2等公布的裂解技術的特 點在于可將原油等重質原料用于蒸汽裂解，但均需前處理工藝將其中的輕質餾分蒸 發出來，再用裂解爐對輕質餾分進行裂解。這在一定程度上擺脫了原油加工流程對 裂解工序的束縛，但實際使用的裂解原料仍是原油中的輕質餾分，實質上并未擴大 裂解原料的來源。

美國專利US4136015和US4256565公布的裂解技術的特點在于將高溫燃燒氣體 用作熱載氣體，采用直接加熱裂解重質油。此類技術雖然能在裂解裝置中直接裂解 重油甚至原油，但是為了獲得熱載氣體與裂解原料的高效混合和快速裂解，往往需 要借助復雜的裝置或其他技術手段。

近來有人提出選擇性氫燃燒技術，將間接加熱改為直接加熱，使得熱裂解反應 在絕熱反應器中進行，不需要外加熱源。比如中國專利CN101875591A，該技術借 助選擇性氫燃燒催化劑，將氫氣、氧氣和烴類原料混合物流引入氫催化燃燒裝置， 使其中的氫氣進行催化燃燒反應，將物流加熱，加熱后的物流進入絕熱反應裝置發 生熱裂解反應。該技術需要多級氫催化燃燒裝置和絕熱反應裝置串聯以提高烯烴產 率，而且氫燃燒需要借助催化劑，必然增加了成本，且過程不好控制。

發明內容

鑒于現有裂解石油烴技術存在的不足，本發明的目的是提供一種采用氫氧燃燒 產生的過熱水蒸汽，以直接加熱的方式裂解石油烴，制取單體小分子烯烴的工藝和 裝置，該工藝具有裂解原料來源廣泛，原料之間切換靈活，烯烴產率高，除焦操作 簡單等優點。

本發明提供了一種氫氧燃燒法直接加熱裂解石油烴的裝置，包括氫氧燃燒器1-3 和高溫裂解反應裝置1-1，所述氫氧燃燒器1-3與高溫裂解反應裝置1-1相連通，所 述高溫裂解反應裝置1-1包括高溫裂解反應器2-1，所述高溫裂解反應器2-1包括上 下連接的混合器2-1a和反應器2-1b；

所述混合器2-1a和反應器2-1b的內部連接有可上下移動的可移動熱電偶2-13； 所述反應器2-1內部反應區與可上下移動的急冷裝置2-11a相連；

所述混合器2-1a相對的兩側壁沿切線方向分別設置有過熱水蒸汽入口3-1與氣 液混合物料入口3-3，所述混合器2-1a頂部沿軸向方向設置有氣態物料入口3-2；其 中所述過熱水蒸汽入口3-1與氫氧燃燒器1-3相連。

如果裂解原料為粘度很大的液態烴時，可以在裝置中加設預熱氣化裝置1-4，與 高溫裂解反應器1-1相連通。

根據上述裝置，在加設預熱氣化裝置1-4時，所述混合器2-1a的氣態物料入口 3-2與氣液混合物料入口3-3分別連接于原料預熱氣化裝置1-4。

根據上述裝置，所述氫氧燃燒器1-3與除焦再生反應器1-2相連。

上述混合器外設置有混合器加熱保溫套2-24，所述反應器外設置有反應管外保 溫層2-4。

上述所述高溫裂解裝置中的混合器和反應器可以用不銹鋼或其他耐高溫材料制 成。

本發明還提供了一種氫氧燃燒法直接加熱裂解石油烴的方法，該方法優選基于 上述裂解石油烴的裝置，具體包括以下步驟：